Onduleur d’armoire électrique : types, calibrage, autonomie

Une machine arrive du Japon avec un petit onduleur monté dans son armoire de commande. L'étiquette indique « AC100V », la notice parle d'un modèle joji shoyo kyuden, et votre usine est alimentée en 230/400 V, 50 Hz. Ou bien c'est vous qui spécifiez l'armoire, et vous devez décider quelle ASI y installer et de quelle taille.

La réponse courte : choisissez la topologie d'après ce que la charge tolère, dimensionnez l'ASI pour que la charge reste dans ses deux calibres (VA et W), et fixez l'autonomie à partir de la séquence d'arrêt dont vous avez réellement besoin. Vérifiez ensuite que l'entrée de l'ASI correspond au réseau local, car les armoires japonaises sont souvent conçues autour de 100 V ou de 200 V.

Ce guide présente le rôle d'une ASI dans une armoire de commande (et ses limites), les trois topologies en courant alternatif, le dimensionnement en VA et en W, l'autonomie, puis le réseau électrique japonais (100 V/200 V, 50/60 Hz). Il se termine par une liste de contrôle et une liste de questions à envoyer au fournisseur japonais.

En France, on dit couramment « onduleur » pour l'ensemble de l'appareil, alors que la norme parle d'ASI (alimentation sans interruption). Dans ce guide, « ASI » désigne l'appareil complet et « onduleur » l'étage qui fabrique la tension alternative à partir du courant continu. Quelques termes japonais reviennent sans cesse sur les schémas d'armoire et dans les notices :

• mu-teiden dengen sochi : alimentation sans interruption (ASI), couramment appelée « onduleur »
• joji inverter kyuden hoshiki : ASI on-line à double conversion
• line-interactive hoshiki : ASI interactive (line-interactive)
• joji shoyo kyuden hoshiki : ASI off-line (à veille passive) ; shoyo désigne le réseau commercial, c'est-à-dire le secteur
• shuntei : coupure brève ; shunji den'atsu teika (abrégé à l'écrit en deux caractères, souvent prononcé de la même façon que shuntei) : creux de tension
• backup jikan : autonomie (temps de secours)

Sommaire

1. Le rôle d'une ASI dans une armoire de commande (et ce qu'elle ne fait pas)
2. Deux missions : passer les perturbations et gagner du temps pour l'arrêt
3. Les trois topologies d'ASI : on-line, interactive et off-line
4. Dimensionner l'ASI d'une armoire de commande : VA, W et facteur de puissance
5. Autonomie : lire la courbe d'autonomie
6. Le réseau électrique japonais : 100 V/200 V et 50/60 Hz
7. Exporter ou importer une armoire équipée d'une ASI
8. Liste de contrôle : examiner l'ASI d'une armoire de commande
9. Questions à envoyer au fournisseur japonais
10. Limites de ce guide
11. FAQ
12. Sources

Le rôle d'une ASI dans une armoire de commande (et ce qu'elle ne fait pas)

Une ASI prend normalement l'énergie du réseau, alimente la charge et maintient sa batterie chargée. Lorsque l'entrée disparaît ou sort de sa plage, elle conserve la sortie grâce à l'énergie stockée. La batterie est intégrée à l'appareil ou placée dans un coffret séparé, et les tailles vont du petit modèle posé sous un bureau aux grands systèmes qui secourent des serveurs et des équipements critiques d'usine.

Cette énergie stockée sert de deux façons. L'ASI peut alimenter la charge jusqu'au démarrage d'un groupe électrogène, ou maintenir les équipements assez longtemps pour les arrêter proprement avant l'épuisement de la batterie. Dans les installations de process, les charges protégées sont typiquement des systèmes de conduite et de supervision tels qu'un SNCC (DCS).

La limite essentielle est le périmètre. Une ASI ne maintient que ce qui est raccordé à sa sortie. Garder l'armoire de commande alimentée ne signifie pas que les pompes, les moteurs ou les équipements réseau alimentés par d'autres circuits continueront de fonctionner.

La figure 1 montre une séparation typique entre le circuit de commande protégé et le circuit de puissance des moteurs.

Figure 1 : l'ASI protège le circuit de commande, pas le circuit des moteurs

Exemple conceptuel. L'armoire de commande et le PC de supervision sont alimentés par l'ASI ; le moteur est sur un circuit de puissance distinct.

Le câblage des signaux n'est pas représenté. Intégrez au périmètre protégé les commutateurs réseau et les appareils de terrain lorsque l'application l'exige.

Même à l'intérieur d'une seule armoire, l'alimentation en courant alternatif, les alimentations en courant continu et les équipements réseau peuvent se trouver sur des circuits distincts. Reportez le périmètre de sortie de l'ASI sur les plans de câblage de l'armoire : cela permet de repérer les charges à protéger qui auraient été oubliées.

Les trois topologies de ce guide sont des ASI à entrée et sortie en courant alternatif. Si votre commande fonctionne en 24 V c.c., décidez si l'ASI alternative alimente une alimentation stabilisée ou si vous secourez directement le côté continu. Dans les deux cas, listez la tension et le courant nécessaires, ainsi que l'appareil qui reçoit les signaux de défaut secteur et d'arrêt.

Deux missions : passer les perturbations et gagner du temps pour l'arrêt

Dans une armoire de commande, l'ASI remplit l'une de ces deux missions, ou les deux. Elle franchit les perturbations brèves pour que le process continue, ou elle gagne du temps pendant une longue coupure afin de sauvegarder les données et d'arrêter les équipements en sécurité. Maintenir le process et l'arrêter de façon maîtrisée n'impliquent ni les mêmes charges protégées ni la même autonomie.

Passer les creux de tension et les coupures brèves

Un creux de tension (shunji den'atsu teika) est une baisse brève de la tension, qui n'atteint pas forcément zéro ; une coupure brève (shuntei) est une perte momentanée de l'alimentation. Un défaut sur le réseau lié à la foudre ou le démarrage d'une forte charge peuvent provoquer l'un ou l'autre, et même ces événements courts peuvent faire décrocher un équipement de commande. Du point de vue de la charge, un fil coupé, une fiche débranchée ou un déclenchement d'appareil de protection sont aussi une perte d'alimentation.

L'ASI surveille son entrée. Lorsque celle-ci sort de la plage définie pour le modèle, elle passe sur batterie ou maintient autrement la sortie dans ses limites.

Il faut distinguer deux caractéristiques :

• Temps de commutation (millisecondes) : durée pendant laquelle la sortie est interrompue lorsque l'ASI passe sur batterie. Il détermine si la charge supporte la commutation.
• Autonomie (secondes à minutes) : durée pendant laquelle la batterie peut alimenter la charge. Elle détermine s'il reste assez d'énergie pour terminer la sauvegarde et l'arrêt.

Une commutation rapide ne sert à rien si une batterie usée ne tient pas la charge assez longtemps. Une grosse batterie ne sert à rien non plus si l'interruption de commutation dépasse ce que la charge tolère, car la commande décroche au moment du transfert. Faites correspondre la tension, la fréquence et la forme d'onde de sortie aux exigences d'entrée des équipements raccordés.

Les perturbations sur les lignes de puissance et sur les lignes de signal n'appellent pas les mêmes remèdes, ni aux mêmes endroits. Définissez le rôle et l'emplacement des filtres antiparasites et combinez-les avec la conversion d'énergie de l'ASI.

Un défaut en amont et un court-circuit sur la sortie de l'ASI demandent aussi des protections différentes. À l'échelle de toute l'alimentation, cartographiez quel appareil isole quel défaut, y compris les disjoncteurs à boîtier moulé (MCCB) et les disjoncteurs différentiels.

Protéger les données de production

Les équipements de production enregistrent sur un ordinateur les mesures, l'historique des alarmes et les conditions de fabrication. Si l'alimentation tombe brutalement, les fichiers ou bases de données en cours d'écriture peuvent être corrompus, et les derniers enregistrements avant l'arrêt peuvent être perdus.

Maintenir l'équipement d'enregistrement sur l'ASI laisse le temps de sauvegarder les données et de fermer les applications. Brancher un PC sur une ASI ne déclenche pas automatiquement la sauvegarde. Il faut un logiciel d'arrêt, une liaison réseau ou série, ou des contacts secs pour dire au PC d'agir, et la séquence d'arrêt (que sauvegarder, quels services arrêter) fait partie de la conception de l'alimentation.

Protéger seulement le PC de supervision ne suffit pas si le commutateur réseau s'éteint, car les données des autres appareils n'arriveront plus. Si l'enregistrement doit continuer, suivez tout le trajet : mesure, commande, réseau et stockage.

Certaines conceptions transmettent à l'automate des signaux d'état de l'ASI, tels que « sur batterie » et « batterie faible », sous forme de contacts secs. Mettez-vous d'accord sur le sens et la signification de chaque signal, pour que la commande sache ce qu'elle peut détecter pendant une coupure.

La figure 2 montre l'enchaînement des événements, de la coupure d'alimentation jusqu'à la fin de l'arrêt.

Figure 2 : terminer la sauvegarde et l'arrêt tant qu'il reste de la batterie

Exemple de séquence. La largeur des colonnes ne représente pas la durée de chaque étape.

01 Coupure d'alimentationPassage sur batterieDétecter la coupure et prévenir les équipements protégés

02 Sauvegarde et préparationValider les enregistrementsÉcrire les données nécessaires et fermer les applications

03 Arrêt des équipementsRespecter l'ordre d'arrêtPasser à l'état défini et terminer l'arrêt du système d'exploitation

04 Garder une margeFinir avant l'épuisement de la batteriePrévoir la dispersion, le vieillissement et le prochain redémarrage

Choisir l'autonomie pour couvrir toutes les étapes nécessaires, arrêt compris

L'ordre entre l'arrêt des équipements et la sauvegarde des données dépend du process. Le temps de commutation (ms) et l'autonomie indiquée ici (secondes à minutes) sont deux caractéristiques distinctes.

Mettre un équipement en état sûr demande plus que de l'énergie : il faut des conditions et un ordre d'arrêt définis. Décidez donc, avec la conception des verrouillages, quelles sorties restent actives et lesquelles sont relâchées lors d'une perte d'alimentation.

Par exemple, l'automate peut rester alimenté, mais si les électrovannes ou l'air instrument qui manœuvrent les vannes ne sont plus disponibles, l'action prévue peut ne pas s'achever. Vérifiez séparément le périmètre de l'ASI et l'état vers lequel l'équipement évolue pendant la coupure.

Une ASI ne remplace pas la sauvegarde des données. Copiez aussi les données enregistrées sur un autre support : l'ASI protège contre la perte d'alimentation, pas contre une panne matérielle ou une erreur de manipulation.

Le retour de l'alimentation demande sa propre conception. Le retour de la sortie de l'ASI, le redémarrage du PC et la reprise de l'équipement sont trois événements distincts. Définissez la charge de batterie requise et l'ordre de redémarrage, et veillez à ce que les sorties actives avant la coupure ne redémarrent pas de façon inattendue.

Les trois topologies d'ASI : on-line, interactive et off-line

Les ASI en courant alternatif se répartissent en trois topologies principales. Au Japon, on parle d'ASI joji inverter (on-line à double conversion), line-interactive et joji shoyo (off-line). La norme de performance des ASI, IEC 62040-3, classe les ASI selon la dépendance de la sortie vis-à-vis de l'entrée (en France : NF EN IEC 62040-3 ; confirmez l'édition auprès du fournisseur ; l'équivalent japonais est JIS C 4411-3), et les trois topologies tombent généralement dans ces classes :

• VFI (indépendante de la tension et de la fréquence) : ASI on-line à double conversion
• VI (indépendante de la tension) : ASI interactive (line-interactive)
• VFD (dépendante de la tension et de la fréquence) : ASI off-line (à veille passive)

Les trois chargent la batterie et alimentent la charge pendant une coupure. Elles diffèrent par le trajet normal de l'énergie, par la régulation de tension, par le temps de commutation vers la batterie, et par les pertes et l'échauffement.

Un même appareil peut aussi changer de classe selon son mode de fonctionnement. Schneider Electric précise qu'une ASI à double conversion en mode haut rendement (mode eco) peut se comporter comme une VFD : vérifiez donc la classe pour le mode que vous utiliserez.

ASI on-line à double conversion

Une ASI on-line convertit le courant alternatif d'entrée en courant continu même en fonctionnement normal, puis reconstitue la tension alternative avec un onduleur. La charge est toujours alimentée par l'onduleur, et la batterie est raccordée côté continu.

Figure 3 : une ASI on-line reconstitue la sortie même en fonctionnement normal

Le trajet normal passe par le redresseur, le bus continu et l'onduleur. Sur batterie, le même onduleur de sortie continue de fonctionner.

Les circuits de charge/décharge et de protection de la batterie sont simplifiés. En by-pass, l'énergie ne passe plus par le trajet de conversion normal et la protection assurée par l'ASI change.

Lorsque l'entrée disparaît, le côté continu puise dans la batterie et le même onduleur maintient la sortie alternative. Comme le trajet de l'énergie ne commute pas, il n'y a aucune coupure quand l'ASI passe du fonctionnement normal à la batterie.

Les ASI on-line régulent bien la tension et la fréquence de sortie, ce qui explique leur usage pour les serveurs et les équipements de commande aux exigences élevées de qualité d'alimentation. Pour savoir jusqu'où un modèle donné isole la charge des perturbations d'entrée, consultez les valeurs de sa fiche technique, telles que la plage de tension d'entrée et la régulation de sortie.

Parce qu'elles convertissent l'énergie en permanence, les ASI on-line ont des pertes de conversion et dégagent plus de chaleur. Choisissez l'emplacement d'après la température dans l'armoire et le trajet de l'air, et respectez les dégagements exigés par le constructeur pour le refroidissement et la maintenance.

Certains modèles comportent un by-pass qui envoie directement l'énergie du réseau vers la sortie en cas de surcharge ou de défaut interne. En by-pass, l'onduleur ne reconstitue plus la sortie : ne supposez pas que la charge bénéficie de la même protection qu'en fonctionnement normal.

« Aucune coupure lors du passage sur batterie » ne veut pas dire « aucune coupure quel que soit le défaut ». Traitez le passage sur batterie séparément des conditions de transfert lors des défauts et de la maintenance. Selon ce qui doit rester alimenté en cas de défaut, envisagez une redondance ou un by-pass de maintenance.

ASI interactive (line-interactive)

Une ASI line-interactive alimente la charge par le trajet du réseau en fonctionnement normal et corrige les variations de tension avec un régulateur automatique de tension (AVR). Quand la tension d'entrée monte ou descend, l'AVR ajuste la sortie, par exemple en changeant les prises d'un transformateur.

Figure 4 : correction de tension en fonctionnement normal et alimentation par batterie pendant une coupure

Exemple conceptuel d'un AVR à prises d'autotransformateur. L'entrée et la sortie partagent une ligne commune : ce n'est pas une conception isolée.

Circuit de charge et circuits de commande non représentés. La correction par l'AVR en fonctionnement normal et le passage sur batterie sont deux actions distinctes.

Dans la plage de l'AVR, l'ASI corrige la tension sans puiser dans la batterie. Lorsque l'entrée sort de la plage utilisable ou disparaît, elle transfère la charge du trajet du réseau vers la batterie et l'onduleur.

Ce transfert prend du temps : comparez-le à l'interruption que la charge peut tolérer. Une valeur comme « quelques millisecondes » est une donnée de fiche technique propre à chaque modèle, pas un chiffre valable pour tous les appareils.

Par rapport à une ASI off-line, une ASI line-interactive ajoute une régulation de tension en fonctionnement normal ; on l'utilise pour des serveurs et des périphériques. La forme d'onde de sortie et le filtrage des perturbations dépendent de la conception de chaque modèle : ne supposez donc pas que « line-interactive » signifie automatiquement « sans filtrage ».

Si les variations d'entrée dépassent souvent la plage de l'AVR, l'ASI basculera sans cesse sur batterie. Pour comparer les topologies, la variation de tension mesurée sur site et la fréquence des perturbations sont des données utiles.

ASI off-line (à veille passive)

Une ASI off-line envoie l'énergie du réseau à la charge en fonctionnement normal tout en chargeant la batterie. Lorsqu'elle détecte une coupure ou un autre défaut d'entrée, elle commute la charge sur la batterie par l'intermédiaire d'un onduleur.

Figure 5 : une ASI off-line commute la sortie sur défaut d'entrée

Schéma fonctionnel de l'organe de commutation. Il ne représente pas le relais ni l'interrupteur à semi-conducteurs réels.

Le schéma montre le trajet du réseau en fonctionnement normal et le trajet de la batterie sur défaut. Vérifiez séparément la forme d'onde de sortie et les protections de chaque modèle.

Comme l'onduleur ne convertit pas en continu, une ASI off-line consomme peu d'énergie en interne. Beaucoup de modèles sont petits et légers, et on les utilise pour des PC et des périphériques là où l'alimentation est stable.

Il existe un temps de commutation entre le défaut d'entrée et le fonctionnement sur batterie. Choisissez l'appareil en comparant ce temps à l'interruption que la charge peut tolérer.

Sur batterie, certains modèles fournissent une onde sinusoïdale et d'autres une onde carrée. Adaptez la forme d'onde à ce dont l'alimentation de la charge a besoin : un appareil de puissance suffisante peut rester un mauvais choix si sa forme d'onde ne convient pas à la charge.

Omron, par exemple, indique que ses modèles à onde carrée ne doivent pas être utilisés avec des PC ou des serveurs dont l'alimentation est à correction du facteur de puissance (PFC), ni avec des charges inductives telles que des bobines et des moteurs.

Les charges telles que les moteurs et les transformateurs, et celles qui appellent un fort courant d'appel, demandent une vérification au regard des conditions de raccordement du constructeur. Raccorder des moteurs d'usine à une petite ASI d'usage général est une question de conception distincte de la protection de l'alimentation de commande.

La figure 6 met les trois topologies côte à côte.

Figure 6 : comparaison du trajet normal, de la commutation et de la régulation de tension

Caractéristiques typiques seulement. Confirmez la forme d'onde, le temps de commutation et les fonctions de by-pass sur la fiche technique de chaque modèle.

Point	On-line (double conversion)	Interactive (line-interactive)	Off-line (veille passive)
Nom japonais	Joji inverter kyuden	Line-interactive	Joji shoyo kyuden
Classe IEC 62040-3 typique	VFI	VI	VFD
Trajet normal de l'énergie	Par le redresseur et l'onduleur	Trajet du réseau et AVR	Trajet du réseau
Passage sur batterie	Sans coupure depuis le fonctionnement normal	Temps de commutation	Temps de commutation
Régulation de tension en fonctionnement normal	L'onduleur fabrique la sortie	AVR dans sa plage	Suit l'entrée du réseau
À vérifier	Qualité de sortie, pertes, chaleur, comportement du by-pass	Plage de l'AVR, temps de commutation, fréquence des variations d'entrée	Temps de commutation, forme d'onde de sortie, qualité du réseau sur site

Correspondance des classes IEC d'après le Livre blanc n° 1 de Schneider Electric. La classe d'un appareil peut changer selon son mode de fonctionnement (par exemple le mode eco).

Dimensionner l'ASI d'une armoire de commande : VA, W et facteur de puissance

Le calibre de sortie d'une ASI comporte deux valeurs : la puissance apparente en voltampères (VA) et la puissance active en watts (W). La charge raccordée doit rester dans les deux calibres. Un grand nombre de VA ne suffit pas, et Omron précise que le dépassement de l'un ou de l'autre déclenche l'alarme de surcharge.

Le calibre en W est généralement inférieur au calibre en VA, et leur rapport est le facteur de puissance de sortie de l'ASI. Schneider Electric explique que le calibre en W valait traditionnellement environ 60 % de celui en VA, et que les modèles récents ont des calibres en W et en VA plus proches. Ne supposez jamais ce rapport : lisez les deux valeurs sur la fiche technique.

Prenons un exemple chiffré avec trois charges : un automate à 120 W / 150 VA, un PC de supervision à 180 W / 225 VA et un commutateur réseau à 40 W / 50 VA. Ces valeurs sont inventées pour le calcul. Pour une vraie sélection, utilisez la puissance maximale absorbée de chaque appareil, relevée dans sa fiche technique.

Supposons maintenant que vous choisissiez une ASI hypothétique de 1 000 VA / 300 W. Le calibre en VA a beaucoup de marge, mais la charge de 340 W dépasse déjà le calibre de 300 W. Comparez à chaque fois la liste des charges aux deux calibres.

La marge couvre aussi les ajouts futurs et les variations de charge. Même dans les calibres, le courant d'appel au démarrage peut surcharger l'ASI : évaluez séparément la consommation en régime établi et les pointes momentanées.

Autonomie : lire la courbe d'autonomie

L'autonomie d'une même ASI varie avec la charge en watts. Appliquez votre charge réelle au tableau ou à la courbe d'autonomie du constructeur, et vérifiez qu'elle couvre le temps nécessaire à la sauvegarde et à l'arrêt.

Multiplier la tension de la batterie par sa capacité en ampères-heures (V × Ah) donne une idée approximative de l'énergie stockée. L'autonomie réelle dépend aussi des conditions de décharge, des pertes de conversion et de la tension de fin de décharge : diviser cette énergie par la charge en watts ne dit donc pas comment se comportera un modèle donné.

Construisez le temps nécessaire à partir des étapes à réaliser : attente de la détection du défaut d'alimentation, sauvegarde des enregistrements, arrêt des équipements et arrêt du système d'exploitation. Ne retenez pas un chiffre fixe comme 10 minutes. Intégrez le temps que ces étapes prennent sous forte charge de traitement, plus une marge avant la fin.

Le vieillissement de la batterie et la température ambiante réduisent tous deux le temps disponible. Fuji Electric, par exemple, recommande de choisir au moins le double de l'autonomie nécessaire, et indique qu'en fin de vie de la batterie l'autonomie tombe à la moitié de sa valeur initiale. Dimensionnez la marge pour que l'ASI couvre le temps requis jusqu'au remplacement prévu de la batterie.

L'échauffement dans l'armoire, une circulation d'air gênée et un emplacement chaud raccourcissent la vie de la batterie et de l'ASI. Fixez l'intervalle de remplacement de la batterie d'après son type et les conditions de température du modèle.

Sur la sortie de l'ASI, le courant de court-circuit disponible diffère entre le fonctionnement par l'onduleur et le by-pass. Comparez les caractéristiques de court-circuit et de surcharge de l'ASI aux caractéristiques de déclenchement des protecteurs de circuit et des fusibles, et concevez les départs et la coordination des protections en tenant compte des deux modes.

En maintenance, revoyez à intervalles réguliers l'historique des alarmes, l'état de la batterie, l'évolution des charges et l'autonomie requise. Attendre une vraie coupure est une mauvaise façon de découvrir une batterie faible : combinez les fonctions d'autotest du modèle avec un essai planifié dont l'impact sur le process est maîtrisé. Les interventions sur les batteries relèvent de personnel formé et habilité selon les règles de votre site.

Le réseau électrique japonais : 100 V/200 V et 50/60 Hz

L'alimentation basse tension du Japon diffère de celle de la France, du Maroc et de la plupart des pays francophones, et cela se voit directement sur les plaques signalétiques des ASI. La tension normale d'une prise est de 100 V, et de nombreux bâtiments utilisent un système monophasé à trois fils (tanso sansen-shiki) qui fournit 100 V entre ligne et neutre et 200 V entre lignes. Les usines emploient aussi du triphasé 200 V, et une armoire alimentée en 200 V peut comporter un transformateur de commande qui abaisse à 100 V pour ses circuits de commande.

La fréquence est partagée selon les régions. L'est du Japon utilise 50 Hz et l'ouest 60 Hz, la frontière allant à peu près de la rivière Fuji (préfecture de Shizuoka) à la région d'Itoigawa (préfecture de Niigata). Comme la rivière Fuji traverse la préfecture de Shizuoka elle-même, la limite ne suit pas les frontières préfectorales : confirmez donc la fréquence de l'usine concernée plutôt que celle de la préfecture.

Le tableau compare la tension nominale des prises au Japon et dans quelques pays où l'on rencontre des machines japonaises.

Pays	Tension nominale (prise monophasée)	Fréquence
Japon	100 V	50 Hz (est) / 60 Hz (ouest)
France	230 V	50 Hz
Maroc	220 V (souvent 230 V selon les sources)	50 Hz
Algérie, Tunisie	230 V	50 Hz
États-Unis	120 V	60 Hz

Voici ce que cela implique pour une ASI installée dans une armoire japonaise :

• Tension d'entrée : une ASI marquée « AC100V » est conçue pour le 100 V du Japon. Sur un réseau 230 V, il faut un transformateur abaisseur à 100 V, ou un modèle prévu pour la tension locale. Une sortie à 100 V doit aussi correspondre à la tension de commande de l'armoire.
• Fréquence d'entrée : les fiches techniques des ASI japonaises indiquent une fréquence d'entrée assignée, par exemple « 50/60 Hz ±4 Hz ». Vérifiez que la plage couvre la fréquence de votre site et comment l'appareil la sélectionne.
• Fréquence de sortie sur batterie : la fréquence de sortie de l'onduleur doit correspondre à ce qu'attendent les charges. Demandez au fournisseur comment l'appareil fixe sa fréquence de sortie.
• Fenêtre de tension d'entrée : la plage dans laquelle l'ASI reste sur le réseau est définie autour de la tension nominale. Une fenêtre construite autour de 100 V ne se transpose pas à une autre alimentation, et sur un réseau local fragile, même une ASI correctement dimensionnée peut basculer souvent sur batterie.

Exporter ou importer une armoire équipée d'une ASI

Lorsqu'une armoire construite au Japon est expédiée vers un site à l'étranger, l'ASI demande un examen à part entière. La topologie et le calibre n'en sont qu'une partie. Réglez les points suivants avant l'expédition.

• Stratégie de tension : conserver l'ASI japonaise de 100 V avec un transformateur abaisseur en amont, ou la remplacer par une ASI prévue pour la tension locale. Dans les deux cas, la tension de commande en aval doit rester celle pour laquelle l'armoire a été conçue.
• Conformité et marquage : pour un site dans l'Union européenne, l'armoire et la machine relèvent du marquage CE (directive Basse Tension 2014/35/UE, directive CEM 2014/30/UE et, pour une machine, directive Machines 2006/42/CE). La norme de sécurité des ASI est l'IEC 62040-1 (en France : NF EN IEC 62040-1). Le choix des exigences applicables, y compris dans un pays du Maghreb, revient au responsable de la conformité de la machine, à confirmer avec le fournisseur ; aux États-Unis et au Canada, la norme de sécurité des ASI est UL 1778.
• Spécification de performance : si votre cahier des charges impose une classe IEC 62040-3 (VFI, VI ou VFD), demandez au fournisseur d'indiquer la classe de l'appareil et le mode de fonctionnement auquel elle s'applique.
• Batterie : confirmez le type de batterie, l'intervalle de remplacement attendu à la température de votre site, et la possibilité d'acheter localement les batteries de remplacement.
• Signaux d'arrêt : confirmez l'interface (contacts secs, liaison série ou carte réseau), la signification des signaux, et la disponibilité en français ou en anglais du logiciel d'arrêt et des notices.
• Documentation : les notices, messages d'alarme et étiquettes de l'ASI peuvent n'exister qu'en japonais. Demandez des versions dans une langue que vos équipes lisent avant l'expédition, et confirmez avec le responsable de la conformité la langue exigée pour la notice d'instructions de la machine.

Liste de contrôle : examiner l'ASI d'une armoire de commande

Utilisez cette liste pour examiner la conception d'une armoire ou la proposition d'ASI d'un fournisseur japonais.

• Objectif : franchir les perturbations seulement, arrêt ordonné, ou les deux
• Périmètre protégé : toutes les charges de la sortie de l'ASI listées (automate, IHM/PC, commutateurs réseau, appareils de terrain) ; charges qui s'arrêteront pendant une coupure identifiées
• Topologie : on-line, interactive ou off-line ; classe IEC 62040-3 et mode de fonctionnement auquel elle s'applique
• Temps de commutation : valeur de la fiche technique comparée à ce que chaque charge tolère
• Forme d'onde de sortie : sinusoïdale ou carrée sur batterie ; adaptée aux alimentations PFC et aux charges inductives
• Calibre : charge totale dans les deux calibres, VA et W, avec marge ; courant d'appel vérifié
• Autonomie : construite à partir de la séquence d'arrêt ; vérifiée sur la courbe d'autonomie à la charge réelle ; marge pour le vieillissement de la batterie et la température
• Alimentation : plage de tension et de fréquence d'entrée de l'ASI compatible avec le réseau du site ; tension de sortie conforme à la tension de commande de l'armoire
• By-pass : quand l'ASI passe en by-pass, quelle protection est perdue, et un by-pass de maintenance est-il nécessaire
• Protection : courant de court-circuit en fonctionnement par l'onduleur et en by-pass coordonné avec les appareils de protection en aval
• Signaux et logiciel : signaux « sur batterie » et « batterie faible » câblés et définis ; logiciel d'arrêt configuré et testé
• Retour de l'alimentation : ordre et conditions de redémarrage après retour du réseau ; aucun redémarrage inattendu des sorties
• Chaleur et maintenance : emplacement, dégagements, intervalle de remplacement de la batterie, plan d'autotest
• Conformité et documents : marquage ou homologation exigés pour la destination ; notices et étiquettes dans une langue lisible par vos équipes

Questions à envoyer au fournisseur japonais

Ces questions peuvent être copiées telles quelles dans un courriel ou une fiche de questions techniques.

• Veuillez fournir le fabricant, la référence et la fiche technique de l'ASI. S'agit-il d'un modèle on-line (joji inverter), line-interactive ou off-line (joji shoyo) ?
• Quelles sont les plages de tension et de fréquence d'entrée de l'ASI ? L'appareil peut-il fonctionner sur l'alimentation de notre site, [tension] V, [fréquence] Hz ? Sinon, que proposez-vous (transformateur ou ASI prévue pour la tension locale) ?
• Veuillez lister toutes les charges raccordées à la sortie de l'ASI avec leurs valeurs en W et en VA, et indiquer le total par rapport aux calibres de l'ASI.
• Quelle autonomie avez-vous prévue, et à quelle charge ? Veuillez indiquer les étapes d'arrêt qu'elle couvre et la courbe d'autonomie utilisée.
• Quel est le temps de commutation vers la batterie, et quelle est la forme d'onde de sortie sur batterie ?
• Dans quelles conditions l'ASI passe-t-elle en by-pass, et que devient la charge en by-pass ?
• Quels signaux d'état de l'ASI sont câblés vers l'automate ou le PC, et que signifie chacun ? Un logiciel d'arrêt est-il fourni et configuré ?
• Quel est le type de batterie et l'intervalle de remplacement recommandé ? Les batteries de remplacement peuvent-elles être achetées hors du Japon ?
• Quelle certification de sécurité l'ASI possède-t-elle (par exemple IEC 62040-1 ou marquage CE) ? Les notices existent-elles en français ou en anglais ?

Limites de ce guide

• Ce guide porte sur les ASI en courant alternatif pour l'alimentation de commande. Les grands systèmes triphasés et les ASI en courant continu suivent les mêmes idées, mais demandent les consignes de conception du constructeur.
• Les temps de commutation, formes d'onde, plages d'entrée et autonomies varient selon les modèles. Utilisez toujours la fiche technique de l'appareil concerné.
• Les chiffres de dimensionnement et la marge de 20 % sont des illustrations, pas des règles de conception. Votre entreprise ou votre projet peut imposer sa propre marge.
• Les tensions du tableau par pays sont des valeurs nominales de prise. Les alimentations industrielles et les tensions réelles de votre site peuvent différer.
• Les certifications nécessaires à une ASI et le comportement de l'armoire en cas de perte d'alimentation dépendent du cahier des charges du projet, des textes applicables et de la conception de sécurité. Ces décisions reviennent à l'ingénieur responsable et aux autorités compétentes.

FAQ

Une ASI maintiendra-t-elle toute ma machine en marche ?

Non. Elle ne maintient que les équipements raccordés à sa sortie, et seulement tant que la batterie dure. Si l'alimentation des moteurs, l'air instrument ou les réseaux sur d'autres circuits s'arrêtent, le process peut ne pas pouvoir continuer : décidez donc dès la conception quels équipements restent en marche et lesquels s'arrêtent.

Une ASI on-line reste-t-elle sans coupure quel que soit le défaut ?

Non. Une ASI on-line n'a aucune coupure lorsqu'elle passe du fonctionnement normal par l'onduleur à la batterie. Les défauts internes, les surcharges et le fonctionnement en by-pass ou en maintenance sont des conditions différentes : lisez aussi la spécification de fonctionnement de chaque modèle pour ces cas.

ASI on-line ou interactive : laquelle pour une armoire de commande ?

Cela dépend de la charge et du réseau du site. Choisissez une ASI on-line lorsque la charge ne tolère aucune interruption de commutation ou que le réseau subit de fréquentes perturbations de tension et de fréquence. Une ASI line-interactive peut suffire lorsque la charge tolère le temps de commutation de la fiche technique et que l'entrée reste habituellement dans la plage de l'AVR.

Une ASI plus grosse tient-elle plus longtemps ?

Pas forcément. Le calibre de sortie en VA et en W et l'autonomie de la batterie sont deux performances distinctes. Deux ASI de même calibre peuvent avoir des autonomies différentes selon la batterie : choisissez l'appareil d'après le tableau d'autonomie à votre charge en watts.

Une ASI peut-elle sauvegarder mes données automatiquement ?

Pas à elle seule. Une ASI ne fait que fournir de l'énergie : il lui faut un logiciel d'arrêt ou des signaux réseau ou de contact pour dire aux applications et au système d'exploitation de se fermer tant qu'il reste de la batterie. Après le retour de l'alimentation, la recharge de la batterie n'est pas instantanée : définissez aussi l'ordre et les conditions de redémarrage.

Sources

• Topologies d'ASI, classes de dépendance d'entrée de l'IEC 62040-3 (VFD, VI, VFI), changement de classe en mode eco : Schneider Electric, Livre blanc n° 1 « The Different Types of UPS Systems » (en anglais)
• Calibres en VA et en W et rapport traditionnel de 60 % : Schneider Electric FAQ FA157485 (en anglais) ; blog Schneider Electric, « VA vs Watts: What's the Difference Anyway? » (en anglais)
• Régulation de tension par AVR et fonctionnement sur batterie : Schneider Electric FAQ FA158913 (en anglais)
• Coordination des protections en aval d'une ASI : Schneider Electric FAQ FAQ000280512 (en anglais)
• Topologies d'ASI japonaises et formes d'onde de sortie : Omron Social Solutions, modes d'alimentation des ASI (en japonais)
• Limites en VA/W, temps de commutation, restrictions des ondes carrées, conditions de l'autonomie : Omron Social Solutions, glossaire des spécifications (en japonais)
• Redémarrage après retour de l'alimentation : Omron Social Solutions FAQ (en japonais) ; Schneider Electric FAQ FA342238 (en japonais)
• Présentation des ASI et logiciel d'arrêt : Omron Industrial Automation, guide technique des ASI (en japonais) ; logiciel d'arrêt (en japonais)
• Marge d'autonomie (×2) et division par deux en fin de vie de la batterie : Fuji Electric, comment choisir une ASI (en japonais)
• Perturbations d'alimentation, topologies et by-pass : Mitsubishi Electric, caractéristiques des ASI (en japonais)
• Creux de tension : Kansai Transmission and Distribution (en japonais)
• AVR à prises d'autotransformateur (principe de la figure 4) : Renesas, note d'application CM-314 (en anglais)
• JIS C 4411-3:2014 (équivalent de l'IEC 62040-3) : Japanese Standards Association, aperçu (en japonais) ; IEC 62040-3:2021 : IEC Webstore ; notice bibliographique de la NF EN 62040-3 (édition 2001) : ETDEWEB
• IEC 62040-1 (exigences de sécurité des ASI) : IEC Webstore
• Domaine d'application de l'UL 1778 et harmonisation avec la CSA C22.2 n° 107.3 : UL Solutions, « UL 1778, the Standard for Uninterruptible Power Systems » (en anglais)
• Tension et fréquence nominales par pays : WorldStandards, « Plug, socket and voltage by country » (en anglais)
• Frontière 50/60 Hz au Japon : Hitachi Energy, interconnexion HVDC interrégionale au Japon (en japonais)
• Système monophasé à trois fils 100/200 V : Glossaire des équipements de bâtiment Watanabe (en anglais)